Иммуноглобулины M

Изучение иммуноглобулинов M началось с опубликованного в 1937 году сообщения о появлении в крови лошадей, гипериммунизированных полисахаридами пневмококка, антител, значительно превосходивших по массе обычные иммуноглобулины G кролика[8]. Из-за большого размера новые антитела сначала получили название «γ-макроглобулины», и возникшее позднее название нового класса антител — IgM — также связано с приставкой macro-. Обычно популяции IgM очень гетерогенны, так как они направлены против самых разных инфекционных агентов; это значительно затрудняло изучение их структуры. Впоследствии были найдены источники гомогенных IgM-антител. Выяснилось, что в некоторых случаях клетки множественной миеломы продуцируют гомогенные IgM[9]. В 1960-х годах были разработаны методы для индукции развития иммуноглобулин­продуцирующих опухолей (плазмацитом) у мышей, что позволило получить гомогенные популяции антител многих классов, в том числе и IgM[10].

Молекула IgM состоит из пяти мономерных субъединиц, располагающихся радиально, причём их F_c-фрагменты направлены в центр комплекса, а F_ab-фрагменты обращены наружу. В каждом мономере тяжёлая цепь (μ-цепь) включает около 576 аминокислотных остатков (а. о.). Она содержит вариабельный домен (VH-домен) длиной около 110 а. о. и четыре константных домена (C-домена), обозначаемых C_μ1, C_μ2, C_μ3 и C_μ4 соответственно, однако в ней отсутствует шарнирный участок. Функционально его частично заменяет домен C_μ2, содержащий в первичной структуре остатки пролина. Существует предположение, что этот домен стал эволюционным предшественником шарнирной области γ- и α-цепей иммуноглобулинов G и A соответственно. Каждый C-домен состоит примерно из 110 а. о. и имеет хвостовой участок длиной около 20 а. о. По данным рентгеноструктурного анализа, остатки пролина в домене C_μ2 обеспечивают F_ab-фрагменту гибкость, необходимую для обнаружения антигенных детерминант на поверхности антигенпрезентирующей или бактериальной клетки. Каждая μ-цепь связана с пятью олигосахаридами, присоединёнными к остаткам аспарагина: один «пришит» к домену C_μ1, три — к домену C_μ3 и один — к хвостовой части цепи[11]. Лёгкие цепи представлены λ- или κ-типом, содержат около 220 а. о. и включают вариабельный домен VL (около 110 а. о.) и константный домен CL (около 110 а. о.)[12].

Мономеры соединяются в пентамер посредством дисульфидных мостиков и J-цепи, с которой у каждого пентамера взаимодействует остаток цистеина, локализованный в C-концевом участке мономера. J-цепь представляет собой небольшой кислый белок длиной около 137 а. о. J-цепь связывает две μ-цепь посредством дисульфидных связей. Однако IgM существует не только в пентамерной форме. Известна мономерная форма IgM, которая находится на поверхности B-лимфоцитов и выполняет роль антигенраспознающего рецептора, а свободный IgM, входящий в состав плазмы крови, существует в виде пентамера. Мембранные мономеры отличаются от мономеров, входящих в состав пентамера, числом аминокислотных остатков в хвостовой части аминокислотной цепи[13][14].

Хотя у человека и мыши преобладающей формой IgM является пентамер, у шпорцевых лягушек (Xenopus sp.) IgM существует преимущественно в гексамерной форме[15][16], у костистых рыб — в тетрамерной форме. Пентамерная форма IgM преобладает и у хрящевых рыб (например, акул)[17][18]. Причина, по которой IgM человека и мыши существует в основном виде пентамера, неясна, так как теоретически он может формировать и стабильный гексамер[19][20]. Эксперименты на мышах показали, что у них может образовываться гексамерная форма IgM только в случае невозможности взаимодействия μ-цепей с J-цепью (если она не экспрессируется[21] или в μ-цепях отсутствуют остатки цистеина, необходимые для связывания с J-цепью[22][23]). Таким образом, у мыши гексамеры никогда не образуются при наличии J-цепей, а пентамерная форма может существовать как при наличии J-цепи, так и в её отсутствие[24].

С помощью разнообразных методов, таких как рентгеноструктурный анализ и ЯМР-спектроскопия, была установлена структура доменов C_μ1—C_μ4, которые экспрессировали по отдельности в клетках кишечной палочки Escherichia coli. Как и в случае остальных иммуноглобулинов, μ-цепь IgM содержит 7 перекрывающихся бета-листов, стабилизированных междоменными дисульфидными связями. Константный участок IgM по форме похож на шляпочный гриб, в котором домены C_μ2—C_μ3 образуют «шляпку», а домен C_μ4 формирует подобие «ножки»[25].

IgM — первые иммуноглобулины, которые начинают синтезироваться в плоде человека (примерно на 20-й неделе)[26]. Иммуноглобулины M могут взаимодействовать с компонентом C1 системы комплемента и активизировать классический путь системы комплемента, в результате чего происходит опсонизация антигенов и цитолиз. IgM взаимодействуют с молекулами полииммуноглобулинового рецептора (plgR), благодаря чему попадают на слизистые оболочки, такие как выстилку кишечника, а также в грудное молоко. В этом взаимодействии участвует J-цепь[27]. При трансплантации органов в организме реципиента вырабатываются IgM, направленные против пересаженного органа, однако они не участвуют в реакции отторжения трансплантанта и могут оказывать защитную роль[28]. При первичном столкновении с антигеном IgM образуются первыми, они появляются и при повторных столкновениях, но в меньших количествах. IgM не проходят через плаценту (через неё проходят только иммуноглобулины G). Наличие в плазме крови IgM против определённых возбудителей свидетельствует о ранних этапах инфекции, а в крови новорождённого — о внутриматочной инфекции (например, синдроме врождённой краснухи). В норме IgM часто присутствуют с плазме крови в связанном с определёнными антигенами виде, за что их иногда называют «натуральными антителами». Причиной этого явления может служить высокая авидность IgM, из-за чего они связывают антигены с низкой кросс-реактивностью, встречающиеся в плазме крови здорового человека[29].

• Галактионов В. Г . Иммунология. — М.: Издат. центр «Академия», 2004. — 528 с. — ISBN 5-7695-1260-1.